【題目】2019年諾貝爾化學(xué)獎授予鋰離子電池領(lǐng)域。LiFePO4(磷酸亞鐵鋰) 是鋰離子電池的一種電極材料,可通過下列方法制備:

方法一:2FePO4(s)+Li2 CO3(s)+2C(s)2LiFePO4(s)+3CO(g)

(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為_____。若在容積不變的容器中,上述反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),一氧化碳的濃度為amolL1,再充入bmol一氧化碳,則平衡向_____方向移動,達(dá)到新平衡時(shí),一氧化碳的濃度為_____。

(2)一定溫度下,在2L密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)。反應(yīng)進(jìn)行到20min時(shí),容器內(nèi)固體的質(zhì)量減少了5.6g,則020min內(nèi)一氧化碳的平均反應(yīng)速率是_____。

方法二:LiFePO4可以通過(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4Li OH溶液發(fā)生共沉淀反應(yīng),所得沉淀經(jīng)80℃真空干燥、高溫成型而制得。

(3)氫氧化鈉堿性比氫氧化鋰堿性強(qiáng),請用元素周期律知識說明理由_____

(4)共沉淀反應(yīng)投料時(shí),不將(NH4)2Fe(SO4)2LiOH溶液直接混合,其原因是_____。

(5)磷酸亞鐵鋰電池總反應(yīng)為:FePO4+Li LiFePO4,放電時(shí),負(fù)極為_____(填寫化學(xué)式)。若用該電池電解飽和食鹽水(電解池電極均為惰性電極),當(dāng)電解池兩極共有4480mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)產(chǎn)生時(shí),該電池消耗鋰的質(zhì)量為_____。

【答案】Kc3(CO) amolL1 0.005mol/(Lmin) 同一主族,從上到下,元素最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物堿性逐漸增強(qiáng) 防止形成更易被氧化的氫氧化亞鐵(或亞鐵離子在堿性條件下更易被氧化) Li 1.4g

【解析】

(1)方程式中只有CO為氣體,平衡常數(shù)為CO濃度的三次方;CO濃度增大,平衡逆向移動,因?yàn)槠胶獬?shù)僅僅是溫度的函數(shù),溫度不變,平衡常數(shù)不變,故達(dá)到平衡時(shí),CO濃度不變;

(2)反應(yīng)進(jìn)行到20min時(shí),容器內(nèi)固體的質(zhì)量減少了5.6g,說明生成5.6gCO,可計(jì)算CO的物質(zhì)的量濃度,進(jìn)而計(jì)算反應(yīng)速率;

(3)元素的金屬性越強(qiáng),對應(yīng)的最高價(jià)氧化物的水化物的堿性越強(qiáng);

(4)(NH4)2Fe(SO4)2LiOH溶液直接混合,易生成氫氧化亞鐵,氫氧化亞鐵不穩(wěn)定;

(5)電池放電時(shí)原電池原理,Li失電子發(fā)生氧化反應(yīng)做原電池負(fù)極,FePO4在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成LiFePO4;結(jié)合根據(jù)電解飽和食鹽水方程式進(jìn)行計(jì)算電子轉(zhuǎn)移,依據(jù)電子守恒和電極反應(yīng)計(jì)算消耗鋰的質(zhì)量。

(1)方程式中只有CO為氣體,則Kc3(CO);CO濃度增大,平衡逆向移動,但由于溫度不變,則平衡常數(shù)不變,故達(dá)到平衡時(shí),CO濃度不變,仍為amolL1,故答案為:Kc3(CO);逆;amolL1;

(2)反應(yīng)進(jìn)行到20min時(shí),容器內(nèi)固體的質(zhì)量減少了5.6g,說明生成了5.6gCO,則c(CO)0.1mol/L,0.005mol/(Lmin),故答案為:0.005mol/(Lmin)

(3)Li在周期表中位于同一主族的元素Na的上方,而從上到下,元素的金屬性增強(qiáng),元素的金屬性越強(qiáng),對應(yīng)的最高價(jià)氧化物的水化物的堿性就越強(qiáng),則氫氧化鈉堿性比氫氧化鋰堿性強(qiáng),故答案為:同一主族,從上到下,元素最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物堿性逐漸增強(qiáng);

(4)(NH4)2Fe(SO4)2LiOH溶液直接混合,易生成氫氧化亞鐵,氫氧化亞鐵不穩(wěn)定,易被氧化而生成氫氧化鐵,故答案為:防止形成更易被氧化的氫氧化亞鐵(或亞鐵離子在堿性條件下更易被氧化);

(5)電池放電時(shí),Li失電子發(fā)生氧化反應(yīng),故其為原電池負(fù)極。若用該電池電解飽和食鹽水(電解池電極均為惰性電極) ,當(dāng)電解池兩極共有4480mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)產(chǎn)生時(shí),氣體物質(zhì)的量為0.2mol,生成氫氣和氯氣物質(zhì)的量各0.1mol,則根據(jù)關(guān)系式 可知,消耗鋰的質(zhì)量為0.2mol×7g/mol1.4g,故答案為:Li;1.4g

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某無色透明溶液中可能存在大量Ag+Mg2+、Fe3+、Cu2+中的一種或幾種,請?zhí)顚懴铝锌瞻住?/span>

(1)不用做任何實(shí)驗(yàn)就可以肯定溶液中不存在的離子是________________。

(2)取少量原溶液,加入過量稀鹽酸,有白色沉淀生成,再加入過量稀硝酸,沉淀不消失,說明原溶液中肯定存在的離子是_______,有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為___________。

(3)(2)的濾液加過量的NaOH溶液,出現(xiàn)白色沉淀,說明原溶液中肯定有________,有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_________________________。

(4)原溶液中可能大量存在的陰離子是________(填序號)。

A.Cl- B.NO3- C. CO32- D.OH-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某溫度下,反應(yīng)2A(g)B(g) ΔH0在密閉容器中達(dá)到平衡,平衡后c(A)/c(B)a,若改變某一條件,足夠時(shí)間后反應(yīng)再次達(dá)到平衡狀態(tài),此時(shí)c(A)/c(B)b,下列敘述正確的

A.在該溫度下,保持容積固定不變,向容器內(nèi)補(bǔ)充了B氣體,則ab

B.在該溫度恒壓條件下再充入少量B氣體,則ab

C.若其他條件不變,升高溫度,則ab

D.若保持溫度、壓強(qiáng)不變,充入惰性氣體,則ab

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】依據(jù)粗鹽提純的原理,除去氯化鉀溶液中少量的氯化鎂、硫酸鎂等雜質(zhì),可選用氫氧化鋇溶液、稀鹽酸和碳酸鉀溶液三種試劑,按如圖步驟操作:

(1)A的化學(xué)式是__________,B的化學(xué)式是________,C的化學(xué)式是__________

(2)加入過量A的目的是__________________。

(3)加入過量B的目的是____________________。

(4)加熱煮沸的目的是________________________

(5)操作Ⅰ的名稱是______________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列物質(zhì)兩兩混合,不能用Ca2++═CaCO3表示的是(  )

A.Ca(OH)2Na2CO3B.CaCl2K2CO3

C.CaCl2Na2CO3D.Ca(OH)2(NH4)2CO3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】工業(yè)上利用電鍍污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分難溶雜質(zhì))回收銅和鉻等金屬,回收流程如圖1

已知部分物質(zhì)沉淀的pHCaSO4的溶解度曲線如圖2

Fe3+

Cu2+

Cr3+

開始沉淀pH

2.1

4.7

4.3

完全沉淀pH

3.2

6.7

a

(1)在浸出過程中除了生成Fe2(SO4)3Cr2(SO4)3外,主要還有__

(2)在除鐵操作中,需要除去Fe3+CaSO4,請完成相關(guān)操作:加入石灰乳調(diào)節(jié)pH到約__,檢驗(yàn)Fe3+已經(jīng)除盡的操作是__;將濁液加到80℃,__;

(3)寫出還原步驟中加入NaHSO3生成Cu2O固體反應(yīng)的離子方程式__,此步驟中加入NaHSO3得到Cu2O的產(chǎn)率為95%,若NaHSO3過量,除了浪費(fèi)試劑外,還會出現(xiàn)的問題是__;

(4)FeS飽和溶液中存在:FeS(s)Fe2+(aq)+S2-(aq),常溫下FeSKsp=6.25×10-18。又知FeS飽和溶液中c(H+)c(S2-)之間存在以下限量關(guān)系:c2(H+)c(S2-)=1.0×10-22,為了使溶液中c(Fe2+)達(dá)到1molL-1,現(xiàn)將適量FeS投入其飽和溶液中,應(yīng)調(diào)節(jié)溶液中的c(H+)___。

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【題目】O3也是一種很好的消毒劑,具有高效、潔凈、方便、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。O3可溶于水,在水中易分解,產(chǎn)生的[O]為游離氧原子,有很強(qiáng)的殺菌消毒能力。常溫常壓下發(fā)生反應(yīng)如下:反應(yīng)①O3O2[O]ΔH0平衡常數(shù)為K1;反應(yīng)②[O]O32O2ΔH0平衡常數(shù)為K2;總反應(yīng):2O33O2ΔH0衡常數(shù)為K。下列敘述正確的是(  )

A.升高溫度,K增大B.KK1K2

C.適當(dāng)升溫,可提高消毒效率D.壓強(qiáng)增大,K2減小

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,下列有關(guān)敘述正確的是

A.1mol乙醇經(jīng)催化氧化生成乙醛后轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4NA

B.30g14C2H2C18O組成的混合氣體中含有的質(zhì)子數(shù)為14NA

C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,44.8LSO2與足量O2反應(yīng)生成的SO3分子數(shù)為2NA

D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24LCl2與過量稀NaOH溶液反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為0.2NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】實(shí)驗(yàn)室制取氯氣,將多余的氯氣用100 mL 1.7mol/LNaOH溶液完全吸收。對吸收后的溶液進(jìn)行分析化驗(yàn),測知c(OH-)=0.1mol/L (不考慮反應(yīng)前后溶液的體積變化) 。ClOClO3的物質(zhì)的量濃度之比為51。請回答:

1)吸收氯氣消耗的NaOH的物質(zhì)的量為_______________mol。

2)被氧化的氯氣的物質(zhì)的量為_______________mol,被還原的氯氣的物質(zhì)的量為 _______________mol。

3)若采用二氧化錳和濃鹽酸共熱的方法制氯氣,制備尾氣中的氯氣所消耗的二氧化錳的質(zhì)量為_______________g。

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